Caspase-9與胃腸道惡性腫瘤的關系研究進展

劉 陽 綜述，王 康 審校

(1.四川醫科大學，四川 瀘州 646000；2.四川省醫學科學院 · 四川省人民醫院胃腸外科，四川 成都 610072)

△通訊作者

Caspase-9與胃腸道惡性腫瘤的關系研究進展

劉 陽1綜述，王 康△審校

(1.四川醫科大學，四川 瀘州 646000；2.四川省醫學科學院 · 四川省人民醫院胃腸外科，四川 成都 610072)

Caspase半胱氨酸蛋白酶家族，其家族成員在細胞凋亡過程中起著重要的作用。caspase-9是一種促凋亡因子，是caspase系統中引起細胞凋亡最關鍵的成份之一。細胞凋亡也稱為程序性死亡，是一種正常的生理現象。腫瘤的發生、發展與細胞凋亡失衡密切相關，細胞凋亡失衡導致細胞異常增殖及凋亡減少，從而導致腫瘤發生。本文就Caspase-9與胃腸道惡性腫瘤的關系作以下綜述。

Caspase-9；胃腸道惡性腫瘤；細胞凋亡

據國家癌癥中心2014年數據顯示，男性惡性腫瘤發病率前五位依次為肺癌、胃癌、肝癌、食管癌、結直腸癌，女性發病率前五位依次為乳腺癌、肺癌、結直腸癌、胃癌、肝癌。胃癌、結直腸癌在男性惡性腫瘤死亡率中分別位于第三、五位，女性中分別位于第二、五位[1]。

近年來，人們逐漸認識到惡性腫瘤不僅僅是細胞增殖和分化異常所導致的，同時也與凋亡異常有關。細胞凋亡是1972年由美國病理學家Kerr等[2]首先提出，是一種基本的生物學現象，是機體為維持內環境的穩定、由基因控制的細胞自主的有序的死亡，是一種主動的過程，涉及一系列基因的激活、表達及調控等作用，如Caspase家族、Bcl-2家族等。而凋亡過程的紊亂與許多疾病的發生有直接或間接的關系，如腫瘤、自身免疫性疾病等。

細胞凋亡的通路有:線粒體通路、內質網通路及死亡受體通路，三條凋亡通路最后均有Caspase的激活，說明Caspase是凋亡通路的關鍵[3]。Caspase半胱氨酸蛋白酶家族，目前共發現了14個成員，并分為三大類:凋亡啟動因子、凋亡執行因子和炎癥介導因子。Caspase-9屬于凋亡啟動因子中的一種，能在其他蛋白的輔助下發生自我活化并識別和激活下游的Caspase，放大級聯反應。

Caspase-9在成人的許多正常組織中均有表達，例如食管、胃、膀胱、甲狀腺、乳腺等組織。近年來許多研究發現Caspase-9基因的異常表達與腫瘤的發生發展、轉移及不良預后存在密切關系。郝伶俐等[4]運用免疫組化研究非小細胞肺癌組織，發現癌細胞中Caspase-9的陽性表達明顯低于癌旁組織和正常組織。有研究發現，Caspase-9 基因的單核苷酸多態性對惡性腫瘤有一定的影響，Park等[5]發現攜帶Caspase-9 -1263A>G位點GG基因型的個體患肺癌的風險較AA基因型或AG基因型低，而Caspase-9 -712C>T位點基因型為CT型或TT型的個體患肺癌的風險較CC型高。由此看來，不同基因型與患癌風險存在相關性。Yoo等[6]發現Caspase-9 -712C>T位點基因型為CT型、CC型的肺癌患者術后總體生存率及無病生存率較高，而TT型患者較低，提示Caspase-9的表達與預后有顯著關系。同樣，Gangwar等[7]報道了Caspase-9基因型為GG型的個體患膀胱癌的機率最低。類似在乳腺癌[8]、前列腺癌[9]、多發性骨髓瘤[10]、甲狀腺癌[11]、非霍奇淋巴瘤[12]中也發現了Caspase-9的異常表達。

1 Caspase-9的生物學特性與作用機制

多數Caspase以非活性的前體形式存在，即Caspase酶原或procaspase，其分子的位點被天門冬氨基酸蛋白酶切割后形成多聚體而激活，由于Caspase可自我活化并能相互激活，因此凋亡過程一旦觸發，即呈級聯放大反應。Caspase-9位于級聯反應上游，當凋亡起始信號作用于線粒體后，使線粒體釋放出細胞色素(cyt-c)等促凋亡因子，并與凋亡蛋白酶活化因子-1(Apaf-1)結合，在dATP的作用下，使Apaf-1改變構象形成八聚體，后者再與Caspase-9結合形成凋亡小體，并誘導其發生自我催化，然后再進一步激活下游的Caspase-3、Caspase-7等，使級聯反應進一步放大，Caspase-3和Caspase-7通過破壞細胞核纖層，直接導致細胞結構的破壞[13～17]。

2 Caspase-9與胃癌

研究發現Caspase-9在正常胃組織中呈陽性表達，潘科等[18]研究發現Caspase-9在慢性淺表性胃炎、慢性萎縮性胃炎、腸上皮化生、不典型增生、胃癌組織中的表達呈逐漸下降的趨勢，并與凋亡指數的變化趨勢一致，提示Caspase-9表達降低能減少細胞凋亡，使凋亡失衡，從而導致胃癌的發生。Park等[19]在研究絲裂霉素C引起人胃癌細胞株SUN-16凋亡時發現，Caspase-9在胃癌細胞凋亡過程中具有重要作用。但Yoo等[20]在對進展期胃癌進行研究時發現，Caspase-9在胃癌組織中的表達率明顯高于正常組織，這與大多數研究結果不同。

大多認為在胃癌中，Caspase-9磷酸化后形成p-Caspase-9抑制了促凋亡作用，這種磷酸化可能是由于編碼Caspase-9的基因發生了突變，產生了p-Caspasse-9。有研究[21]發現p-Caspase-9在中分化和低分化胃癌中的表達較高，腸型胃癌中高于彌漫性胃癌，胃未分化腫瘤高于分化較好的腫瘤。Yoo等[22]在運用免疫組化的方法研究胃癌組織中是否有磷酸化的Caspase-9(p-Caspase-9)表達時，發現高達55%的胃癌組織中有p-Caspase-9，而正常胃黏膜細胞、淺表黏膜細胞、黏液細胞中幾乎沒有p-Caspase-9，他們還發現p-Caspase-9在腸型胃癌和彌漫性胃癌之間沒有差異。另外p-Caspase-9的表達與腫瘤浸潤深度、遠處轉移、臨床分期均沒有顯著關系。

Liamarkopoulos等[23]在研究Caspase-9基因單核苷酸多態性及其與胃癌的關系時，發現-1263A>G位點基因型為AG或GG的個體比其他基因型的個體患胃癌的風險更低，且胃癌患者中，GG型、AG型、AA型的患者術后5年發生不良事件的機率逐漸升高，總體生存率逐漸下降，認為G型等位基因的個體可能具有更低的患胃癌的風險與更高的存活率。

目前許多抗癌藥物都會通過活化Caspae-9蛋白來發揮作用。塞來昔布是一種高選擇性的非甾體抗炎藥，對環氧化酶-2(COX-2)的抑制作用較強，近年來，發現在上皮性腫瘤，如胃癌、結直腸癌中COX-2都有過度表達[24，25]，所以，Wang等[26]研究了塞來昔布對胃癌細胞和細胞色素C、Caspase-9的蛋白表達周期動力學影響，結果顯示血液中的細胞色素C含量增加，活化的Caspase-9蛋白增加，從而抑制腫瘤細胞增殖及誘導其凋亡，雖然其中的機制尚未研究清楚。最近，在研究中草藥提取物對胃癌的影響時，也有重要發現，例如魚藤素[27]、杜鵑素[28]、紫草素[29]等物質，在誘導腫瘤細胞凋亡的過程中，同樣發現了Caspase-9蛋白表達的增加。

部分進展期胃癌患者將會產生腹水，腹水中的癌細胞是引起腹膜種植轉移的一個主要原因。Fang等[30]研究已有腹水的胃癌患者組織中的Caspase-9蛋白表達水平，發現Caspase-9蛋白表達水平較高的患者，細胞凋亡的比例相對較高，其總體生存期也相對較長，作者認為若能激活腹水腫瘤細胞中的Caspase-9基因，則有可能改善患者的預后。

3 Caspase-9與小腸腫瘤

小腸約占胃腸道總長的75%，面積約占90%以上，但小腸腫瘤約占所有胃腸道腫瘤的5%左右，惡性腫瘤占1%～2%。小腸腫瘤發病率低的可能原因有:①小腸蠕動快導致內容物通過快，減少了致癌物質與腸黏膜的接觸；②腸道內菌群較少使潛在的致癌物質量減少；③小腸內高濃度的免疫球蛋白IgA、苯芘羥化酶及堿性腸液可使某些致癌物質失活；④小腸內集合淋巴結多，免疫力強，抗腫瘤能力強。倪文凱等[31]研究發現十二指腸腺癌組織中Caspase-9蛋白表達較癌旁組織低下，提示Caspase-9異常表達與十二指腸腺癌的發生發展有關。目前有關Caspase-9與小腸腫瘤的研究報道仍然較少。

4 Caspase-9與結直腸癌

研究發現結直腸癌組織中Caspase-9基因的異常表達與腫瘤發生、發展及預后存在密切關系。Shen 等[32]研究II期結直腸癌患者的病理標本，發現在腫瘤組織中，Caspase-9表達均降低，Caspase-9在未分化腫瘤的陽性表達率明顯低于分化較好的腫瘤，且Caspase-9表達明顯降低者總體生存期與無病生存率也更差，認為Caspase-9表達的高低可作為II期結直腸癌患者的預后指標。艾毅欽等[33]運用免疫組化方法檢測直腸癌放化療前活檢標本及手術后切除標本中Caspase-9的蛋白水平，發現放化療前Caspase-9蛋白高表達者，術后病理反應好，生存期較長，認為放化療前檢測直腸癌組織中Caspase-9蛋白表達水平可作為術前放化療敏感性的預測因子。沈小鋼等[34]發現與正常黏膜相比在結腸癌組織中Caspase-9的表達是下調的，高表達促進細胞凋亡，低表達則使細胞繼續存活。因此，他們認為Caspase-9可能是一種抑癌基因，同時還發現Caspase-9在組織分化過程中具有重要作用，低分化腫瘤的Caspase-9蛋白水平較中/高分化的低。Theodoropoulos[35]通過運用聚合酶鏈式反應(PCR)研究Caspase-9基因單核苷酸多態性與結直腸癌的關系，發現擁有-1263A>G位點G型等位基因的人患結直腸癌的風險較低，擁有A型等位基因的結直腸癌患者生存率較低。因此，作者認為，Caspase-9 G型等位基因可顯著降低患結直腸癌的風險，并增加結直腸癌患者的總體生存率。

Akiko等[21]運用免疫組化的方法研究磷酸化Caspase-9(p-Caspase-9)在胃癌和結直腸癌的表達時發現，結直腸癌患者中的p-Caspase-9陽性表達率高達47%，高于胃癌患者，但是Caspase-9的表達率卻低于胃癌患者，同時發現Caspase-9磷酸化后將會抑制其促凋亡活性，表明在結直腸癌中Caspase-9的磷酸化可能是抑制線粒體凋亡通路的其中一種機制，雖然不清楚p-Caspase-9信號具體的生物學機制，但他們相信Caspase-9的磷酸化可作為評估腫瘤發現和治療的一個生物學指標。Kristel等[36]通過誘導結直腸癌干細胞中的活化的Caspase-9(iCasp9)二聚化發現，iCasp9二聚化后可快速有效的殺滅腫瘤細胞，包括那些對5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑耐藥的細胞，不過這是體外研究，對人體內的腫瘤細胞是否有效暫時還缺乏相關實驗數據支持。5-氟尿嘧啶引起腫瘤細胞凋亡是通過激活Caspase-9啟動線粒體途徑[37]，而二聚化iCasp9誘導細胞凋亡則不是通過線粒體途徑。同時作者還發現其可能的機制是激活凋亡通路的下游，誘導細胞凋亡，這為治療腫瘤又提供了一個研究方向。

王凌等[38]在研究丁酸鈉誘導結腸癌細胞株凋亡過程中發現，丁酸鈉干預后，可使Caspase-9活性增加，從而引發下游的Caspase-3活性增強，促進細胞凋亡，還可能逆轉某些腫瘤的抗藥性，與抗腫瘤藥物聯合使用，可增加患者生存率。

5 結論

近年來，人們對Caspase家族的研究從未停止過。Caspase不僅在細胞凋亡中扮演重要角色，而且還在細胞增殖、細胞免疫、細胞周期、細胞分化等過程中發揮作用。Caspase-9與許多腫瘤的發生、發展、預后有一定聯系，特別是與胃腸道腫瘤存在密切關系。目前分子生物學正在飛速發展，對細胞凋亡的認識也越來越多，但Caspase-9在惡性腫瘤中的凋亡機制仍尚未研究清楚，隨著對Caspase-9與腫瘤關系研究的深入，期待通過檢測Caspase-9能夠對腫瘤進行早期診斷、指導治療及判斷預后。

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The research progress of Caspase-9 in gastrointestinal cancer

LIU Yang，WANG Kang

R735.2

B

1672-6170(2016)02-0168-04

2015-10-20；

2015-11-15)